BAB_2_-_TINJAUAN_PUSTAKA

8/18/2019 BAB_2_-_TINJAUAN_PUSTAKA

1/12

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Biodiesel

Biodiesel adalah suatu energi alternatif yang telah dikembangkan secara

luas untuk mengurangi ketergantungan kepada BBM. Biodiesel merupakan

bahan bakar berupa metil ester asam lemak yang dihasilkan dari proses kimia

antara minyak nabati dan alkohol. Sebagai bahan bakar, biodiesel mampu

mengurangi emisi hidrokarbon tak terbakar, karbon monoksida, sulfat,

hidrokarbon polisiklik aromatik, nitrat hidrokarbon polisiklik aromatik dan partikel

padatan sehingga biodiesel merupakan bahan bakar yang disukai disebabkan

oleh sifatnya yang ramah lingkungan.

2.2 Sifat Fisik dan Kimia Biodiesel

Tabel.1. Sifat Fisik/Kimia Biodiesel

Sifat fisik / kimia Biodiesel Solar

Komposisi Ester alkil Hidrokarbon

Densitas, g/ml 0,8624 0,8750

Viskositas, cSt 5,55 4,6

Titik kilat, oC 172 98

Angka setana 62,4 53

Energi yang dihasilkan 40,1 MJ/kg 45,3 MJ/kg

(Sumber : Internasional Biodiesel, 2001)


2/12

6

2.3 Standar Mutu Biodiesel

Tabel.2. Standar Nasional Biodiesel (SNI 04-7182-2006)

No Parameter Unit Nilai Metoda

1 Densitas (40oC) Kg/m3850 -

890 ASTM D 1298

2 Viskositas (40oC) Mm2/s (cSt) 2,3 – 6,0 ASTM D 445

3 Cetane Number Min. 51 ASTM D 613

4Flash Point (close up)

o

C5 Cloud point oC

6

Copper Strip

Corrosion (3 jam,

50oC)

Max. No

3 ASTM D 130

7

Carbon residu

- sample

- - 10% dist.

residu

% mass

Max.

0,05

(Max.

0,3)

ASTM D 4530

8 Air dan sedimen % volMax.

0,05*

ASTM D 2709

atau ASTM

D1160

9Temperatur destilasi,

90% recoveredoC Max. 360 ASTM D 1160

10 Sulfated ash %massMax.

0,02 ASTM D 874

11 Sulfur Ppm(mg/kg) Max. 100

ASTM D 5453

atau ASTM

D1266

12 Phosphorous content Ppm(mg/kg) Max. 10 AOCS Ca 12-

55

13 Bilangan asam (N A) Mg-KOH/g Max. 0,8

AOCS Cd 3-36

atau ASTM D

664

14 Free Gliserin % mass Max. AOCS Ca 14-


3/12

7

0,02 56 atau ASTM

D6584

15 Total Gliserin (Gttl) % massMax.

0,24

AOCS Ca 14-

56 atau ASTM

D6584

16 Kandungan ester % mass Min. 96,5 Dihitung **

17 Bilangan iod% mass (g

I2/100g)Max. 115 AOCS Cd 1-25

18 Halphen test Negative AOCS Cd 1-25

(Sumber: dekindo.com)

2.4 Minyak Goreng

Minyak goreng adalah minyak yang berasal dari lemak tumbuhan atau

hewan yang dimurnikan dan berbentuk cair dalam suhu kamar dan biasanya

digunakan untuk menggoreng makanan. Minyak goreng dari tumbuhan biasanya

dihasilkan dari tanaman seperti kelapa, biji-bijian, kacang-kacangan, jagung,

kedelai, dan kanola. Minyak goreng biasanya bisa digunakan hingga 3 - 4 kali

penggorengan. Jika digunakan berulang kali, minyak akan berubah warna.

Saat penggorengan dilakukan, ikatan rangkap yang terdapat pada asam

lemak tak jenuh akan putus membentuk asam lemak jenuh. Minyak yang baik

adalah minyak yang mengandung asam lemak tak jenuh yang lebih banyak

dibandingkan dengan kandungan asam lemak jenuhnya.

Setelah penggorengan berkali-kali, asam lemak yang terkandung dalam

minyak akan semakin jenuh. Dengan demikian minyak tersebut dapat dikatakan

telah rusak atau dapat disebut minyak jelantah.


4/12

8

Beberapa faktor yang dapat memengaruhi kerusakan minyak adalah:

•Oksigen dan ikatan rangkap-->Semakin banyak ikatan rangkap dan oksigen

yang terkandung maka minyak akan semakin cepat teroksidasi.

• Suhu --> Suhu yang semakin tinggi juga akan mempercepat proses

oksidasi.

• Cahaya dan ion logam --> berperan sebagai katalis yang mempercepat

proses oksidasi.

• Antioksidan --> membuat minyak lebih tahan terhadap oksidasi.

(http://id.wikipedia.org/wiki/Minyak_goreng)

2.5 Standar Mutu Minyak Goreng

Tabel.3. Standar Mutu Minyak Goreng Berdasarkan SNI - 3741- 1995

Kriteria Persyaratan

1. Bau dan Rasa Normal

2. Warna Muda Jernih

3. Kadar Air max 0,3%

4. Berat Jenis 0,900 g/liter

5. Asam lemak bebas Max 0,3%

6. Bilangan Peroksida Max 2 Meg/Kg

7. Bilangan Iod 45 - 46

8. Bilangan Penyabunan 196 - 206

9. Index Bias 1,448 - 1,450

10. Cemaran Logam Max 0,1 mg/kg

(Sumber:http://www.dekindo.com/media.php?standar_mutu=3)

2.6 Metanol

Metanol juga dikenal sebagai metil alkohol adalah senyawa kimia dengan

rumus kimia (CH3OH). Ia merupakan bentuk alkohol paling sederhana. Pada

keadaan atmosfer ia berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak


5/12

9

berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih

ringan daripada etanol). metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku,

pelarut, bahan bakar dan sebagai bahan additif bagi etanol industri.

Penggunaan metanol sebagai bahan bakar mulai mendapat perhatian

ketika krisis minyak bumi terjadi pada tahun 1970-an karena ia mudah tersedia

dan murah. Masalah timbul pada pengembangan awalnya untuk campuran

metanol-bensin. Untuk menghasilkan harga yang lebih murah, beberapa

produsen cenderung mencampur metanol lebih banyak. Produsen lainnya

menggunakan teknik pencampuran dan penanganan yang tidak tepat. Akibatnya,

hal ini menurunkan mutu bahan bakar yang dihasilkan.

Akan tetapi, metanol masih menarik untuk digunakan sebagai bahan

bakar bersih. Mobil-mobil dengan bahan bakar fleksibel yang dikeluarkan oleh

General Motors, Ford dan Chrysler dapat beroperasi dengan setiap kombinasi

etanol, metanol dan/atau bensin. (http://id.wikipedia.org/wiki/Metanol)

2.7 Sifat Fisik dan Kimia Metanol

Sifat fisika Metanol (CH3OH) :

• Massa molar 32.04 g/mol

• Berwarna bening

• Densitas 0.7918 g/cm³,

• Titik leleh –97 °C, -142.9 °F (176 K),

• Titik didih 64.7 °C, 148.4 °F (337.8 K).

• Kelarutan dalam air Fully miscible

• Keasaman (pK a) ~ 15.5

• Viskositas 0.59 mPas at 20 °C

• Momen dipol 1.69


6/12

10

Sifat Kimia Methanol:

•

Mudah terbakar,• Beracun

• Mudah menguap

• Tidak berwarna

• Bau yang khas (berbau lebih ringan daripada etanol)

2.8 Katalis NaOH

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi reaksi kimia pada

suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri

(lihat pula katalisis). Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai

pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat

atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang

dipicunya terhadap pereaksi.

Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih

rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya

reaksi. Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen

dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase

berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis

homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis

heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-

pereaksi (atau substrat) untuk sementara terserap.

Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga

memadai terbentuknya produk baru. Ikatan antara produk dan katalis lebih

lemah, sehingga akhirnya terlepas.


7/12


8/12

12

2.10 Transesterifikasi

Produksi metil ester dapat dilakukan melalui transesterifikasi minyak nabati

dengan metanol ataupun esterifikasi langsung asam lemak hasil hidrolisis minyak

nabati dengan metanol. Namun transesterifikasi lebih intensif dikembangkan,

karena proses ini lebih efisien dan ekonomis.

Transesterifikasi adalah reaksi ester untuk menghasilkan ester baru yang

mengalami penukaran posisi asam lemak. Untuk mendorong reaksi ke arah

kanan, perlu digunakan banyak alkohol atau memindahkan salah satu produk

dari campuran reaksi (Swern, 1982). Tujuan dari transesterifikasi adalah untuk

memecah dan menghilangkan gliserida, serta menurunkan boiling, pour, flash

point, dan viskositas minyak (Mittelbach, 1996). Metanol lebih dipilih sebagai

sumber alkohol daripada etanol karena harganya yang lebih murah (Zhang et al.,

2003). Persamaan reaksinya digambarkan oleh Gambar 1.

Gambar 1. Reaksi pembentukan metil ester

Reaksi transesterifikasi dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal.

Faktor internal adalah kondisi yang berasal dari minyak, misalnya kandungan air,

asam lemak bebas, dan zat terlarut/tak terlarut. Faktor eksternal adalah kondisi

yang bukan berasal dari minyak dan dapat mempengaruhi reaksi, di antaranya

adalah waktu reaksi, kecepatan pengadukan, suhu, jumlah rasio molar metanol

terhadap minyak, serta jenis dan konsentrasi katalis.


9/12

13

Transesterifikasi minyak menjadi metil ester dilakukan dengan satu atau dua

tahap proses, bergantung pada mutu awal minyak. Minyak yang mengandung

asam lemak bebas tinggi dapat dikonversi menjadi esternya melalui dua tahap

reaksi yang melibatkan katalis asam untuk mengesterifikasi asam lemak bebas

yang dilanjutkan dengan transesterifikasi berkatalis basa yang mengkonversi sisa

trigliserida (Gerpen, 2004).

Kandungan asam lemak bebas dan air yang lebih dari 0,5% dan 0,3% dapat

menurunkan rendemen transesterifikasi minyak (Freedman et al., 1984).

Senyawa polar (zat tidak terlarut) merupakan hasil degradasi minyak goreng

yang terdiri dari dekomposisi senyawa hasil pemecahan asam lemak dari

trigliserida. Jika senyawa polar ini jumlahnya cukup banyak dapat memicu

terjadinya kerusakan lemak yang lebih jauh dan menghasilkan persenyawaan

yang lebih beragam, sehingga dapat mengganggu kesetimbangan reaksi

transesterifikasi dan menurunkan rendemen metil ester.

2.11 Distilasi

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia

berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas)

bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan

uap ini kemudian didinginkan kembali dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik

didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Penerapan proses ini didasarkan

pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap

pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan

Hukum Dalton.

(http://id.wikipedia.org/Distilasi).


10/12

14

2.12 Macam-macam Distilasi

Distilasi juga bisa dikatakan sebagai proses pemisahan komponen yang

ditujukan untuk memisahkan pelarut dan komponen pelarutnya. Hasil distilasi

disebut distilat dan sisanya disebut residu. Jika hasil distilasinya berupa air, maka

disebut sebagai aquadestilata (disingkat aquadest).

(http://emalovetasari.blogspot.com/2013/05/macam-macam-destilasi.html)

Proses distilasi dapat dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai berikut:

2.12.1 Distilasi Sederhana

Pada proses distilasi sederhana, campuran larutan yang

dipanaskan akan menguuap. Distilasi sederhana ini digunakan untuk

memisahkan campuran 2 zat yang memiliki titik didih yang berbeda

jauh. Zat yang lebih mudah menguap akan menguap lebih dahulu

sehingga yang tersisa hanyalah zat yang titik didihnya lebih tinggi.

2.12.2 Distilasi Bertingkat

Secara prinsip distilasi bertingkat ialah distilasi sederhana yang

hasil distilasinya dilakukan distilasi ulang. Distilasi ini memiliki rangkaian

alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampu memisahkan dua

komponen yang memiliki perbedaan titik didih yangberdekatan. Untuk

memisahkan dua jenis cairan yang sama-sama mudah menguap dapat

dilakukan dengan distilasi bertingkat. Distilasi ini biasanya diterapkan

untuk pemurnian minyak bumi.

2.12.3 Distilasi Azeotrop

Memisahkan campuran azeotrop (campuran dua atau lebih komponen yang

sulit dipisahkan) biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain


11/12

15

yang dapat memecah ikatan azeotrop tersebut, atau dengan

menggunakan tekanan tinggi.

2.12.4 Distilasi Uap

Memisahkan zat senyawa cair yang tidak larut dalam air dan titik

didihnya cukup tinggi sedangkan zat cair tersebut mencapai titik

didihnya, zat cair sudah terurai, teroksidasi atau mengalami reaksi

pengubahan (rearrangement ). Destilasi uap adalah istilah umum untuk

destilasi campuran air dengan senyawa yang tidak larut dalam air.

2.12.5 Distilasi Vakum

Distilasi vakum adalah distilasi yang tekanan operasinya 0,4 atm

(≤300 mmHg absolut). Proses distilasi dengan tekanan dibawah

tekanan atmosfer. Distilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa

yang ingin didistilasi tidak stabil, dengan pengertian dapat

terdekomposisi sebelum atau mendekati titik didihnya atau campuran

yang memiliki titik didih di atas 150oC. Metode distilasi ini tidak dapat

digunakan pada pelarut dengan titik didih yang rendah jika

kondensornya menggunakan air dingin, karena komponen yang

menguap tidak dapat dikondensasi oleh air. Untuk mengurangi tekanan

digunakan pompa vakum atau aspirator. Aspirator berfungsi sebagai

penurunan tekanan pada sistem distilasi ini.

2.13 Distilasi Reaktif

Reaktif distilasi merupakan proses kombinasi antara reaksi kimia dan

separasi (distilasi) yang terjadi secara simultan dalam suatu kolom distilasi

tunggal. Dimana produk yang terbentuk langsung dipisahkan secara distilasi.


12/12

16

Misalnya suatu reaksi reversible mengikuti persamaan : A + B ↔ C + D

(eksotermis).

Kelebihan reaktif distilasi:

1. Simple design sehingga mengurangi capital cost

2. Konversi mendekati 100%. Dapat mengurangi biaya untuk recycle

3. Selektivitas meningkat. Pengambilan produk dapat mencegah terjadinya

reaksi samping

4. Untuk menghasilkan konversi yang sama, RD membutuhkan lebih sedikit

katalis

5. Menghindari terjadinya azeotrop

6. Heat integration

7. Mengurangi hilangnya panas.

Syarat dilakukannya RD:

1. T reaksi ≈ T distilasi

2. Produk merupakan lowest boiling point atau highest boiling point

3. Katalis stabil

4. Tidak terjadi panas yang ekstrem

2.14 Faktor-faktor yang Berpengaruh terhadap Biodiesel

Faktor utama yang mempengaruhi rendemen metil ester yang dihasilkan

pada reaksi transesterifikasi adalah rasio molar antara trigliserida dan alkohol,

jenis katalis yang digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air, dan

kandungan asam lemak bebas.

Documents

BAB_2_-_TINJAUAN_PUSTAKA